Chemiczna konserwacja żywności była praktykowana odkąd człowiek po raz pierwszy zaczął przechowywać żywność do późniejszego wykorzystania. Przechowywanie żywności podniosło problem psucia się, zwykle powodowanego przez mikroorganizmy, takie jak bakterie, grzyby i drożdże. Oprócz tego, że żywność stanie się niejadalna lub nieapetyczna, aktywność drobnoustrojów może prowadzić do potencjalnie śmiertelnego zatrucia pokarmowego. W historii stosowano szeroką gamę chemikaliów, aby zapobiegać psuciu się żywności, a ich stosowanie datuje się na znacznie wcześniejszy moment, w którym po raz pierwszy podejrzewano istnienie mikroorganizmów. Te chemikalia obejmują zarówno substancje występujące naturalnie, takie jak sól, cukier, saletra i przyprawy, jak i nowoczesne dodatki do żywności, takie jak benzoesany, sorbiniany i siarczyny.
Dwoma najstarszymi konserwantami żywności są sól i cukier, które usuwają wodę z żywych komórek drobnoustrojów, powodując śmierć lub zapobiegając wzrostowi. Aby osiągnąć pożądany efekt, należy użyć około sześć razy więcej cukru niż soli, ale oba muszą być stosowane w stosunkowo dużych ilościach, aby były skuteczne, a to oczywiście ogranicza ich użycie, ponieważ nadadzą one potrawom silny smak, zwłaszcza w przypadku soli. Dlatego są one stosowane tam, gdzie ich smaki będą uzupełniać smaki żywności, więc sól jest używana do mięsa, a cukier do owoców. Wiele ziół i przypraw zawiera substancje chemiczne, które mogą zabijać drobnoustroje i są one również używane jako konserwanty. Czosnek, cebula, ziele angielskie i oregano są szczególnie skuteczne w zabijaniu bakterii.
Azotan sodu i potasu, znany również jako saletra, był od wieków używany do konserwowania i peklowania mięsa i jest używany do dziś. Bakterie redukują azotany (NO3-) do azotynów (NO2-), a następnie do tlenku azotu (NO), który niszczy enzym ferredoksynę, wykorzystywany przez niektóre bakterie do pozyskiwania energii, np. Clostridium botulinum, bakterię wywołującą zatrucie jadem kiełbasianym. Z tego powodu azotany lub azotyny są uważane za niezbędne w wędlinach, takich jak szynka, boczek i kiełbasy. Ta forma chemicznego utrwalania żywności budzi jednak kontrowersje; azotyny mogą reagować z substancjami chemicznymi zawartymi w mięsie, tworząc nitrozoaminy, które są rakotwórcze. Azotany i azotyny nie działają skutecznie na mikroorganizmy, które nie wykorzystują ferredoksyny — na przykład Salmonella.
Wśród wprowadzonych w XX wieku metod chemicznego utrwalania żywności jest stosowanie soli niektórych kwasów organicznych, m.in. kwasu benzoesowego, propionowego i sorbinowego – np. benzoesanu sodu, propionianu sodu i sorbinianu potasu. Po wchłonięciu do komórek drobnoustrojów chemikalia te zakłócają system transportu komórkowego, który umożliwia wchłanianie składników odżywczych przez błonę komórkową, zapobiegając wzrostowi. Są skuteczne przeciwko szerokiej gamie bakterii i pleśni w niskich stężeniach i zwykle nie wpływają na smak żywności; jednak generalnie działają najlepiej przy dość niskim pH, dzięki czemu najlepiej nadają się do stosowania w kwaśnych produktach spożywczych, takich jak soki owocowe, napoje gazowane i sosy do sałatek. Parabeny — estry kwasu hydroksyparabenzoesowego — są skuteczne w szerszym zakresie pH.
Siarczyny i pirosiarczyny uwalniają dwutlenek siarki, który rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas siarkowy. Wydaje się, że działa to podobnie do kwasów organicznych i jest szczególnie skuteczne przeciwko drożdżom i pleśniom, w tym grzybom wytwarzającym aflatoksyny. Te konserwanty są często używane w suszonych owocach i winie; jednak ich użycie jest niedozwolone w mięsie, ponieważ zabarwiają na czerwono i mogą maskować zapach zgnilizny, sprawiając, że zepsute mięso wydaje się świeże. Niektórzy chorzy na astmę są bardzo wrażliwi na dwutlenek siarki i jego pochodne i muszą unikać jedzenia i napojów zawierających stosunkowo duże ilości siarczynów.
Stosowanie antybiotyków do chemicznej konserwacji żywności jest zabronione w większości krajów, ponieważ może to prowadzić do pojawienia się szczepów bakterii opornych na antybiotyki. Nizyna bakteriocynowa jest jednak czasami stosowana, ponieważ — w przeciwieństwie do większości bakteriocyn — jest skuteczna przeciwko szerokiej gamie mikroorganizmów. Jest dodawany do niektórych przetworzonych produktów serowych i niektórych konserw.
Pojemniki na żywność i żywność są czasami poddawane działaniu pewnych chemikaliów przed zapakowaniem, w przeciwieństwie do dodawania konserwantów. Na przykład owoce są często poddawane fumigacji tlenkami etylenu i propylenu w celu zahamowania pleśni. Różne aromaty i przeciwutleniacze dodawane do żywności mogą również pomóc w jej zachowaniu.